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公開番号2021027117
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019142835
出願日20190802
発明の名称半導体装置
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20210125BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ワイヤの材料に関係なくボンディングワイヤの接合部の接合強度を高めることができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置A10は、第2接合部712を有するボンディングワイヤ71と、第2接合部712が接続されるワイヤボンディング部210と、多孔質の焼結金属を含み、かつ、ワイヤボンディング部210の少なくとも一部と第2接合部712とを覆う焼結金属接合材761とを備えている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
第1端部を有するボンディングワイヤと、
前記第1端部が接続されるワイヤボンディング部と、
多孔質の焼結金属を含み、かつ、前記ワイヤボンディング部の少なくとも一部と前記第1端部とを覆う焼結金属接合材と、
を備えている、
半導体装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記焼結金属接合材における前記焼結金属は、焼結銀である、
請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記焼結金属接合材は、熱可塑性樹脂を含んでいる、
請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記ボンディングワイヤは、Cuからなる、
請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項5】
前記ボンディングワイヤは、表面がPdで覆われている、
請求項4に記載の半導体装置。
【請求項6】
半導体素子と、
前記半導体素子が搭載される第1リードと、
をさらに備える、
請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項7】
前記ボンディングワイヤは、前記第1端部の反対側に位置する第2端部を有し、
前記第2端部は、前記半導体素子に接続されている、
請求項6に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第1リードから離間して配置された第2リードをさらに備えており、
前記ワイヤボンディング部は、前記第2リードの一部により構成されている、
請求項7に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記ワイヤボンディング部は、前記第1リードの一部により構成されている、
請求項6に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記焼結金属接合材は、前記半導体素子と前記第1リードとの間にも介在する、
請求項9に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記第1端部は、前記半導体素子の厚さ方向視において、前記半導体素子に重なっている、
請求項10に記載の半導体装置。
【請求項12】
めっき層をさらに備え、
前記ワイヤボンディング部は、前記第1端部が接続されるワイヤボンディング部主面を備え、
前記めっき層は、前記ワイヤボンディング部主面に接して形成されており、かつ、前記焼結金属接合材に接している、
請求項1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項13】
前記ワイヤボンディング部は、前記ワイヤボンディング部主面とは反対側を向くワイヤボンディング部裏面を備え、
前記めっき層は、前記ワイヤボンディング部裏面にも形成されている、
請求項12に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記めっき層は、Agを含有する、
請求項12または13に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記半導体素子は、厚さ方向において、前記第1リードに対向する面とは反対側を向く素子主面と、前記素子主面に配置された第1電極とを有し、
前記ワイヤボンディング部は、前記第1電極である、
請求項6に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体素子を搭載した半導体装置に関する。
続きを表示(約 8,600 文字)【背景技術】
【0002】
半導体装置において、半導体素子の電極とリードとを電気的に接続するために、ワイヤボンディングが行われる。たとえばボールボンディングを行うワイヤボンディングの場合、まず、ワイヤの先端に溶融ボールを形成し、これを電極に押し付けて超音波振動を付加して接合することで、ボール接合部を形成する。そして、ワイヤを引き出しつつキャピラリを移動させ、ワイヤをリードに押し付けて超音波振動を付加して接合し、ワイヤを切断することで、ステッチ接合部を形成する。ステッチ接合部はボール接合部より接合強度が低く、熱応力によってステッチ接合部にクラックが発生する場合がある。
【0003】
ステッチ接合部の接合強度を高めるために、ステッチ接合部を覆うようにさらにボールボンディングを行う方法がある。特許文献1には、このようなワイヤボンディング方法が開示されている。しかしながら、ワイヤの材料がCuの場合、ワイヤの表面が酸化しやすいので、ステッチ接合部と、これを覆うボール接合部との界面の接合が不安定になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開昭57−12530号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ワイヤの材料に関係なくボンディングワイヤの接合部の接合強度を高めることができる半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示によって提供される半導体装置は、第1端部を有するボンディングワイヤと、前記第1端部が接続されるワイヤボンディング部と、多孔質の焼結金属を含み、かつ、前記ワイヤボンディング部の少なくとも一部と前記第1端部とを覆う焼結金属接合材とを備えている。
【発明の効果】
【0007】
本開示によると、焼結金属接合材は、接続された第1端部およびワイヤボンディング部を覆っている。これにより、第1端部は接合強度が高められ、熱応力によるクラックの発生が抑制される。
【0008】
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本開示の第1実施形態にかかる半導体装置を示す斜視図である。
図1に示す半導体装置の平面図である。
図1に示す半導体装置の底面図である。
図2のIV−IV線に沿う断面図である。
図1に示す半導体装置の要部拡大断面写真である。
図1に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大平面図である。
図1に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大平面図である。
図1に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大平面図である。
図1に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大平面図である。
図1に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大平面図である。
図1に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
図1に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
図1に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
本開示の第2実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。
図14のXV−XV線に沿う断面図である。
本開示の第3実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。
図16のXVII−XVII線に沿う断面図である。
図16に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
図16に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
図16に示す半導体装置の製造工程を説明する部分拡大断面図である。
図16に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【0011】
〔第1実施形態〕
図1〜図5に基づき、本開示の第1実施形態にかかる半導体装置A10について説明する。半導体装置A10は、複数のリード1〜5、半導体素子6、ボンディングワイヤ71〜74、焼結金属接合材75,76、めっき層79、および封止樹脂8を備えている。
【0012】
図1は、半導体装置A10を示す斜視図である。図2は、半導体装置A10を示す平面図である。図2においては、理解の便宜上、封止樹脂8を透過して、封止樹脂8の外形を想像線(二点鎖線)で示している。図3は、半導体装置A10を示す底面図である。図4は、図2のIV−IV線に沿う断面図である。図5は、半導体装置A10の要部拡大断面写真である。
【0013】
これらの図に示す半導体装置A10は、様々な機器の回路基板に表面実装される装置である。半導体装置A10の厚さ方向視の形状は矩形状である。説明の便宜上、半導体装置A10の厚さ方向をz方向とし、z方向に直交する半導体装置A10の一方の辺に沿う方向(図2における左右方向)をx方向、z方向およびx方向に直交する方向(図2における上下方向)をy方向とする。半導体装置A10の大きさは特に限定されない。
【0014】
複数のリード1〜5は、半導体素子6を支持するとともに、半導体素子6と導通している。リード1〜5は、金属からなり、好ましくはCuおよびNiのいずれか、またはこれらの合金や42アロイなどからなる。本実施形態においては、リード1〜5が、Cuからなる場合を例に説明する。リード1〜5の厚さは、たとえば0.08〜0.5mmであり、本実施形態においては0.5mm程度である。リード1〜5は、たとえば、金属板にエッチング加工を施すことで形成されている。なお、リード1〜5は、金属板に打ち抜き加工や折り曲げ加工等を施すことにより形成されてもよい。以降の説明においては、第1リード1、第2リード2、第3リード3、第4リード4、および第5リード5と記載する。なお、まとめて示す場合は、リード1〜5と記載する。
【0015】
図2に示すように、第1リード1は、半導体装置A10のy方向の中央より一方側(図2においては下側)寄りに配置され、x方向の全体に広がっている。第2リード2と第3リード3とは、y方向において、第1リード1を挟んで互いに反対側に、それぞれ第1リード1から離間して配置されている。第2リード2は、y方向の一方側の端部であり、かつ、x方向の一方側(図2においては左側)の端部に配置されている。第3リード3は、y方向の他方側(図2においては上側)の端部に配置され、x方向の全体に広がっている。第4リード4と第5リード5とは、y方向において、第1リード1に対して第2リード2と同じ側(図2においては下側)に、それぞれ第1リード1から離間して配置されている。また、第2リード2、第5リード5および第4リード4は、互いに離間して、この順でx方向に並んで配置されている。第1リード1は、z方向視寸法が、他のリード2〜5に比べて大きい。リード2〜5のx方向の寸法は、第3リード3が最大であり、第2リード2、第4リード4、第5リード5の順に小さくなっている。また、第3リード3の第1リード1からの離間距離は、第2リード2、第5リード5および第4リード4の第1リード1からの離間距離より大きい。
【0016】
第1リード1は、搭載部110および連結部120を備えている。
【0017】
搭載部110は、z方向視において第1リード1の中央に位置し、z方向視略矩形状である。搭載部110は、搭載部主面111、搭載部裏面112および搭載部裏面側凹部113を有する。搭載部主面111および搭載部裏面112は、z方向において互いに反対側を向いている。搭載部主面111は、図4の上方を向く面である。搭載部主面111は、半導体素子6が搭載される面である。搭載部裏面112は、図4の下方を向く面である。搭載部裏面112は、封止樹脂8から露出して、裏面端子になる。搭載部裏面側凹部113は、搭載部110の一部が搭載部裏面112からz方向に凹んだ部分である。搭載部110のうち搭載部裏面側凹部113が位置する部分の厚さ(z方向の寸法)は、搭載部裏面112が位置する部分の厚さの半分程度である。搭載部裏面側凹部113は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。
【0018】
連結部120は、搭載部110に繋がっており、z方向視矩形状である。連結部120は、搭載部110のx方向の一方端面に2個配置されている。また、連結部120は、搭載部110のx方向の他方端面にも2個配置されている。つまり、連結部120は、合計4個配置されている。各連結部120は、連結部主面121、連結部裏面122、および連結部端面123を有する。連結部主面121および連結部裏面122は、z方向において互いに反対側を向いている。連結部主面121は、図4の上方を向く面である。連結部主面121と搭載部主面111とは、面一になっている。連結部裏面122は、図4の下方を向く面である。連結部120の厚さ(z方向の寸法)は、搭載部110のうち搭載部裏面側凹部113が位置する部分の厚さと同程度である。連結部120は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。連結部端面123は、連結部主面121および連結部裏面122を繋ぐ面であり、x方向外側を向いている。連結部端面123は、封止樹脂8から露出している(図1参照)。
【0019】
第2リード2は、z方向視において、半導体装置A10の角部(図2においては左下の角部)に配置され、ワイヤボンディング部210、端子部220および連結部230を備えている。
【0020】
ワイヤボンディング部210は、z方向視において、x方向に長い矩形状である。ワイヤボンディング部210は、ワイヤボンディング部主面211、ワイヤボンディング部裏面212およびワイヤボンディング部裏面側凹部213を有する。ワイヤボンディング部主面211およびワイヤボンディング部裏面212は、z方向において互いに反対側を向いている。ワイヤボンディング部主面211は、図4の上方を向く面である。ワイヤボンディング部主面211は、ボンディングワイヤ71がボンディングされる面である。ワイヤボンディング部裏面212は、図4の下方を向く面である。ワイヤボンディング部裏面212は、封止樹脂8から露出して、裏面端子になる。ワイヤボンディング部裏面側凹部213は、ワイヤボンディング部210の一部がワイヤボンディング部裏面212からz方向に凹んだ部分である。ワイヤボンディング部210のうちワイヤボンディング部裏面側凹部213が位置する部分の厚さ(z方向の寸法)は、ワイヤボンディング部裏面212が位置する部分の厚さの半分程度である。ワイヤボンディング部裏面側凹部213は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。
【0021】
端子部220は、ワイヤボンディング部210に繋がっており、z方向視矩形状である。端子部220は、ワイヤボンディング部210のy方向の一方端面(半導体装置A10の外側を向く端面)にx方向に2個並んで配置されている。端子部220は、端子部主面221、端子部裏面222、および端子部端面223を有する。端子部主面221および端子部裏面222は、z方向において互いに反対側を向いている。端子部主面221は、図4の上方を向く面である。端子部主面221とワイヤボンディング部主面211とは、面一になっている。端子部裏面222は、図4の下方を向く面である。端子部裏面222とワイヤボンディング部裏面212とは、面一になっている。端子部端面223は、端子部主面221および端子部裏面222を繋ぐ面であり、y方向外側を向いている。ワイヤボンディング部裏面212、端子部裏面222および端子部端面223は、封止樹脂8から露出して繋がっており、端子になる。
【0022】
連結部230は、ワイヤボンディング部210のx方向外側(図2において左側)に繋がって配置されている。連結部230の厚さ(z方向の寸法)は、ワイヤボンディング部裏面側凹部213が位置するワイヤボンディング部210の厚さと同程度である。連結部230は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。連結部230は、連結部主面231、連結部裏面232、および連結部端面233を有する。連結部主面231および連結部裏面232は、z方向において互いに反対側を向いている。連結部主面231は、図4の上方を向く面である。連結部主面231とワイヤボンディング部主面211とは、面一になっている。したがって、ワイヤボンディング部主面211、端子部主面221および連結部主面231は、面一の一体となった面になっている(図2参照)。連結部裏面232は、図4の下方を向く面である。連結部端面233は、連結部主面231および連結部裏面232を繋ぐ面のうち、x方向を向く面であり、封止樹脂8から露出する面である。
【0023】
第3リード3は、z方向視において、半導体装置A10のy方向の他方側(図2においては上側)の端部に配置され、x方向の全体に広がっており、ワイヤボンディング部310、端子部320、および連結部330を備えている。
【0024】
ワイヤボンディング部310は、z方向視において、x方向に長い矩形状である。ワイヤボンディング部310は、ワイヤボンディング部主面311、ワイヤボンディング部裏面312、およびワイヤボンディング部裏面側凹部313を有する。ワイヤボンディング部主面311およびワイヤボンディング部裏面312は、z方向において互いに反対側を向いている。ワイヤボンディング部主面311は、図4の上方を向く面である。ワイヤボンディング部主面311は、ボンディングワイヤ72がボンディングされる面である。ワイヤボンディング部裏面312は、図4の下方を向く面である。ワイヤボンディング部裏面312は、封止樹脂8から露出して、裏面端子になる。ワイヤボンディング部裏面側凹部313は、ワイヤボンディング部310の一部がワイヤボンディング部裏面312からz方向に凹んだ部分である。ワイヤボンディング部310のうちワイヤボンディング部裏面側凹部313が位置する部分の厚さ(z方向の寸法)は、ワイヤボンディング部裏面312が位置する部分の厚さの半分程度である。ワイヤボンディング部裏面側凹部313は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。
【0025】
端子部320は、ワイヤボンディング部310に繋がっており、z方向視矩形状である。端子部320は、ワイヤボンディング部310のy方向の一方端面(半導体装置A10の外側を向く端面)にx方向に4個並んで配置されている。端子部320は、端子部主面321、端子部裏面322、および端子部端面323を有する。端子部主面321および端子部裏面322は、z方向において互いに反対側を向いている。端子部主面321は、図4の上方を向く面である。端子部主面321とワイヤボンディング部主面311とは、面一になっている。端子部裏面322は、図4の下方を向く面である。端子部裏面322とワイヤボンディング部裏面312とは、面一になっている。端子部端面323は、端子部主面321および端子部裏面322を繋ぐ面であり、y方向外側を向いている。ワイヤボンディング部裏面312、端子部裏面322および端子部端面323は、封止樹脂8から露出して繋がっており、端子になる。
【0026】
連結部330は、2個備えられており、ワイヤボンディング部310のx方向両端部にそれぞれ繋がって配置されている。連結部330の厚さ(z方向の寸法)は、ワイヤボンディング部裏面側凹部313が位置するワイヤボンディング部310の厚さと同程度である。連結部330は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。連結部330は、連結部主面331、連結部裏面332、および連結部端面333を有する。連結部主面331および連結部裏面332は、z方向において互いに反対側を向いている。連結部主面331は、図4の上方を向く面である。連結部主面331とワイヤボンディング部主面311とは、面一になっている。したがって、ワイヤボンディング部主面311、端子部主面321および連結部主面331は、面一の一体となった面になっている(図2参照)。連結部裏面332は、図4の下方を向く面である。連結部端面333は、連結部主面331および連結部裏面332を繋ぐ面のうち、x方向を向く面であり、封止樹脂8から露出する面である。
【0027】
第4リード4は、z方向視において、半導体装置A10の角部(図2においては右下の角部)に配置され、ワイヤボンディング部410、端子部420および連結部430を備えている。
【0028】
ワイヤボンディング部410は、z方向視において、x方向に長い矩形状である。ワイヤボンディング部410は、ワイヤボンディング部主面411、ワイヤボンディング部裏面412およびワイヤボンディング部裏面側凹部413を有する。ワイヤボンディング部主面411およびワイヤボンディング部裏面412は、z方向において互いに反対側を向いている。ワイヤボンディング部主面411は、図4の上方を向く面である。ワイヤボンディング部主面411は、ボンディングワイヤ73がボンディングされる面である。ワイヤボンディング部裏面412は、図4の下方を向く面である。ワイヤボンディング部裏面412は、封止樹脂8から露出して、裏面端子になる。ワイヤボンディング部裏面側凹部413は、ワイヤボンディング部410の一部がワイヤボンディング部裏面412からz方向に凹んだ部分である。ワイヤボンディング部410のうちワイヤボンディング部裏面側凹部413が位置する部分の厚さ(z方向の寸法)は、ワイヤボンディング部裏面412が位置する部分の厚さの半分程度である。ワイヤボンディング部裏面側凹部413は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。
【0029】
端子部420は、ワイヤボンディング部410に繋がっており、z方向視矩形状である。端子部420は、ワイヤボンディング部410のy方向の一方端面(半導体装置A10の外側を向く端面)に配置されている。端子部420は、端子部主面421、端子部裏面422、および端子部端面423を有する。端子部主面421および端子部裏面422は、z方向において互いに反対側を向いている。端子部主面421は、図4の上方を向く面である。端子部主面421とワイヤボンディング部主面411とは、面一になっている。端子部裏面422は、図4の下方を向く面である。端子部裏面422とワイヤボンディング部裏面412とは、面一になっている。端子部端面423は、端子部主面421および端子部裏面422を繋ぐ面であり、y方向外側を向いている。ワイヤボンディング部裏面412、端子部裏面422および端子部端面423は、封止樹脂8から露出して繋がっており、端子になる。
【0030】
連結部430は、ワイヤボンディング部410のx方向外側(図2において右側)に繋がって配置されている。連結部430の厚さ(z方向の寸法)は、ワイヤボンディング部裏面側凹部413が位置するワイヤボンディング部410の厚さと同程度である。連結部430は、たとえばハーフエッチング処理により形成される。連結部430は、連結部主面431、連結部裏面432、および連結部端面433を有する。連結部主面431および連結部裏面432は、z方向において互いに反対側を向いている。連結部主面431は、図4の上方を向く面である。連結部主面431とワイヤボンディング部主面411とは、面一になっている。したがって、ワイヤボンディング部主面411、端子部主面421および連結部主面431は、面一の一体となった面になっている(図2参照)。連結部裏面432は、図4の下方を向く面である。連結部端面433は、連結部主面431および連結部裏面432を繋ぐ面のうち、x方向を向く面であり、封止樹脂8から露出する面である。
(【0031】以降は省略されています)

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